PT104073A - Sistema estrutural porticado misto madeira-vidro e seu processo de produção - Google Patents

Abstract

O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A UM SISTEMA ESTRUTURAL PORTICADO MISTO MADEIRA-VIDRO PARA CONSTRUÇÃO, PODENDO O ELEMENTO LINEAR QUE O COMPÕE SER APLICADO QUER NA POSIÇÃO HORIZONTAL QUER VERTICAL, FUNCIONANDO RESPECTIVAMENTE COMO VIGA OU PILAR. A COMBINAÇÃO DA TRANSPARÊNCIA PRÓPRIA DO VIDRO COM A SUA UTILIZAÇÃO ESTRUTURAL PERMITE POTENCIAR OS NÍVEIS DE ILUMINAÇÃO NATURAL. PERMITE AINDA A INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS DE VENTILAÇÃO QUE PODERÃO SER ASSOCIADOS A FUNÇÕES BIOCLIMÁTICAS E ECO-EFICIENTES. O ELEMENTO LINEAR PILAR-VIGA COMPREENDE DUAS PEÇAS AXIAIS E LONGITUDINAIS DE MADEIRA ALINHADAS VERTICALMENTE E LOCALIZADAS SIMETRICAMENTE NO TOPO E NA BASE DA SECÇÃO TRANSVERSAL MISTA - E DOIS VIDROS ESTRUTURAIS LAMINADOS SIMPLES, PARALELOS, UM EM CADA LADO DAS REFERIDAS PEÇAS, ONDE O PROCESSO DE COLAGEM ATRAVÉS DE UM ADESIVO ESTRUTURAL MONOCOMPONENTE COMPLEMENTA O CONJUNTO, PERMITINDO UMA UNIFORME DISTRIBUIÇÃO DE ESFORÇOS ATRAVÉS DAS SUPERFÍCIES DOS VIDROS. ESTES, POR SUA VEZ, EXERCEM FUNÇÃO DE PROTECÇÃO PERMANENTE SOBRE AS PEÇAS DE MADEIRA.

Description

DESCRIÇÃO

"SISTEMA. ESTRUTURAL PORTICADO MISTO MADEIRA-VIDRO E SEU PROCESSO DE PRODUÇÃO"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A madeira sempre foi um material utilizado na construção. Nos últimos anos contudo tem-se assistido a um enorme contributo, da parte dos sistemas industrializados do sector da madeira, para o incremento do potencial que este material hoje apresenta, de onde se destaca a associação da sua capacidade mecânica a caracteristicas de sustentabilidade.

Presentemente, às possibilidades da construção em madeira surge também associada a sua capacidade modular, com toda a versatilidade que isso representa. A pré-fabricação surge assim como consequência da conjugação de caracteristicas que o material apresenta, motivo pelo qual é adoptada no conceito que serve de base à presente invenção.

Associadas à construção em madeira, e neste caso depreciativamente, são também as questões da durabilidade e da manutenção. Porém, neste contexto, a resposta mais eficaz a este problema é o detalhe arquitectónico, de modo a que possa consagrar a protecção do material em relação à humidade e aos factores de risco que lhe são associados, o que de resto constitui uma das principais caracteristicas do sistema porticado (skeleton structure) misto em questão neste documento.

Hoje emergem variados sistemas de construção em madeira, muito distintos dos tradicionais. As novas tecnologias possibilitam que a existência de sistemas abertos, não raras vezes baseados em lógicas de séries unitárias, sejam uma realidade incontornável e desejável em termos de estratégia empresarial. Porém, nenhum sistema comercializado, ou conhecido no mercado internacional, combina a madeira ou prevê a possibilidade da 1- sua combinação com vidro, não contribuindo por isso para a resolução da problemática da iluminação natural e da transparência, do mesmo modo que não tira partido do potencial de optimização da rigidez e resistência que o vidro permite estruturalmente. Estes sistemas também não incluem a possibilidade de introdução de funcionalidades bioclimáticas, que aumentariam a eficiência energética do sistema. Estas constituem as potencialidades mais importantes da inclusão do vidro num sistema misto, e das quais se pretende retirar mais valias com a nova invenção.

Historicamente, o vidro veio a surgir, no inicio do Século passado e com especial incidência nos anos 20, lado a lado com uma nova linguagem arquitectónica, utilizado que foi, e com relevante destaque, no movimento moderno. Seguiu-se a tentativa de, recorrendo às suas caracteristicas principais, expor o esqueleto do edificio - Mies Van Der Rohe por mais que uma vez tentou fazê-lo - materializando uma pele exterior através de superfícies de vidro. Mas a técnica não tinha ainda consistência nem desenvolvimento suficientes para acompanhar as intenções arquitectónicas.

Até então não era possível criar planos homogéneos de dimensões razoáveis. 0 vidro era frágil, e sem qualidades isolantes. Contudo, a capacidade de relação com a luz, desde logo passou a estar associada a tecnologia, modernidade e progresso. A sua utilização no movimento moderno foi muito relevante em termos arquitectónicos. E hoje, muito mais do que expor o esqueleto de um edifício através de um revestimento exterior de vidro, trata-se de materializar o próprio esqueleto através de elementos de vidro - neste caso, incluindo também madeira - através deste sistema estrutural porticado misto.

Contudo, tal só é possível porque actualmente o estado de arte é composto por vidros temperados, laminados, coloridos, de controle térmico e acústico, curvos, de perfil em U 2- vidros exteriores (US6546690), fotovoltaicos, prismáticos, colados ou vidro exteriores agrafados.

Mas, no contexto especifico da presente invenção, existe uma questão de terminologia que importa clarificar e contextualizar: o que por norma se designa correntemente como vidro estrutural, trata-se de VEC (vidro exterior colado) e VEA (vidro exterior agrafado), soluções hoje recorrentes. Contudo, estas soluções são meramente auto-portantes, não constituindo o vidro função resistente - e efectivamente estrutural - a outros elementos para além de si próprio, contrariamente ao que sucede com a presente invenção.

Hoje em dia, é possível a existência de estruturas inteiras constituídas unicamente por vidro, que se perfilam como a principal via de desenvolvimento deste material - não só isoladamente, como em sistemas compostos, como é o caso. 0 vidro estrutural resistente tem vindo a ser desenvolvido maioritariamente em elementos lineares, como é o caso de vigas ou pilares, o que aqui importa detalhar. E nestes, testado isoladamente mas também em conjunto com outros materiais, na linha dos quais surge o presente sistema.

No caso da utilização estrutural isolada do vidro podem destacar-se alguns exemplos, como é o caso dos trabalhos pioneiros de Jerôme Brunet e Eric Saunier, nos projectos que desenvolveram para os laboratoires de recherche des musées de

France au Louvre e para o centre administratif de Saint-Germain-en-Laye, respectivamente com a utilização de vigas e pilares integralmente de vidro, estes últimos com uma secção cruciforme como forma de impedir a encurvadura dos elementos de vidro à compressão. Assim como os estudos desenvolvidos por De La Rochefocault e Manisse Olivier (no estudo de elementos resistentes em vidro e seu sistema de fixação e ligações -WO2006128887) , pela Seele GMBH & CO (no desenvolvimento de um pilar misto metal-vidro para suporte de fachadas de edifícios DE102006044649), por Ulrich Knaack (também no suporte e 3- contraventamento de fachadas em vidro - DE19651444) pela Universidade Tecnológica de Delft (no reforço de vigas de vidro com metal), por Michel Palumbo (no reforço de vigas de vidro com fibras de carbono e em outros estudos complementares de segurança - W003023162). Todos estes, contudo, ficam presos às limitações inerentes ao material vidro, algo que pode ser largamente ultrapassado com a conjugação deste com outros materiais que, complementado-o nas suas fragilidades, poderão proporcionar resultados em que o conjunto misto é claramente superior ao somatório das partes, como foi possível verificar nos ensaios que serviram de base ao presente sistema porticado. A utilização de elementos lineares estruturais combinando o vidro com outros materiais tem como referências os estudos desenvolvidos pela Universidade Tecnológica de Graz através de Bernard Freytag (em vigas mistas betão-vidro), pela Universidade de Dortmund em conjunto com a RWTH Aachen (em vigas mistas metal-vidro), e pela EPFL de Lausanne por Julius Natterer e Klaus Kreher (com vigas mistas madeira-vidro) desenvolvida na tese de doutoramento do segundo, "Traverhalten und Bemessung von Holz-Glas-Verbundtràgern unter Berucksichtigung der Eigenspannungen im Glas" e materializada no Hotel Palafitte, em Lausanne, na Suiça.

Estas três investigações têm em comum o facto de apenas terem desenvolvido elementos lineares horizontais que funcionam somente enquanto vigas, não se constituindo assim, nenhum deles, - e para além de outras limitações que o poderiam impedir - com a capacidade de compor autonomamente um sistema estrutural construtivo, contrariamente ao que sucede na presente invenção. Esta, por ser composta não só por vigas, mas também por pilares, e por consagrar as suas ligações e travamentos, funciona autonomamente como um sistema estrutural construtivo. Mas também a polivalência funcional e estrutural 4- apresentada pela nova invenção, materializada por uma única secção transversal tipo, constitui factor de diferenciação.

As três investigações referentes a soluções mistas com vidro referenciadas atrás têm ainda em comum o facto de todas elas possuírem uma secção transversal em I, substancialmente distinta da que constitui os elementos lineares referentes a esta invenção.

Acrescenta-se que, no caso do primeiro exemplo o sistema de união estrutural entre os materiais é a betonagem - e menos ecológica por isso -, e no do segundo se trata de uma ligação mecânica, extraordinariamente fragilizadora da superfície do vidro.

Ainda em relação ao terceiro e último exemplo referido, o único a combinar vidro e madeira, destaca-se também como diferença de fundo o facto de o funcionamento estrutural do vidro ser apenas residual, sendo a madeira a garantir toda a margem de segurança necessária a este elemento construtivo, como atesta o facto de nele o vidro utilizado ser semi-temperado e não laminado. As características do vidro estrutural utilizado são essenciais à viabilidade do sistema em causa, e no caso concreto da presente invenção, a utilização do vidro laminado constitui factor incontornável. Ainda relativamente a este terceiro exemplo, acresce que não é resolvida a questão de obtenção de uma capacidade de carga elevada que, no caso concreto, ultrapasse os 4 kN de estado limite de utilização - ou 10 kN de estado limite último - para um vão de 4m. Nem tão pouco é resolvida a questão de uma leitura ininterrupta dos panos de vidro - devido à necessidade de existência de prumos verticais de madeira -, que muito valorizaria o potencial arquitectónico da solução. Assim como não é resolvida, ou incorporada, uma solução de sistema bioclimático, preocupação cada vez mais necessária actualmente. Existe também uma vasto percurso de optimização possível no que respeita ao processo de produção, devido à não 5 simetria e consequente diferença geométrica dos elementos componentes. E, por fim, também a problemática da fragilidade do vidro deixa larga margem de resolução no caso deste exemplo. Posto isto, parece ser clara a margem existente para outros produtos e invenções que procurem explorar esta área de expectável potencial.

Porém, importa também ressalvar uma semelhança: o sistema de união estrutural colado. O modo como as uniões são efectuadas é uma questão central das soluções resistentes em vidro e a ligação colada era a única que possibilitaria um comportamento adequado num sistema estrutural misto madeira-vidro. No caso das vigas mistas do Hotel Pallafite, recorre-se a um adesivo rígido, o que se justifica em função da diferença de contextos e objectivos existentes à partida, mas que apresenta um comportamento e resultados completamente distintos dos obtidos na presente invenção.

Para que se pudesse obter um sistema com elevados e simultâneos índices de rigidez, ductilidade, segurança, durabilidade, sustentabilidade e potencial arquitectónico, problemática que conjugava factores jamais resolvidos em conjunto num sistema que combinasse madeira e vidro estruturalmente - foi necessário ultrapassar ao longo de todo o processo de investigação um conjunto alargado de limitações e conceber uma combinação de soluções que não seria óbvia sem o firme propósito do que se pretendia.

Precisamente uma das questões centrais deste processo inventivo é que madeira e vidro muito poucas vezes foram conjugados de forma colada na construção, menos ainda no verdadeiro sentido estrutural, e nunca com a combinação de características da presente invenção. 0 mais semelhante, em termos de princípios, será a patente submetida pelos próprios inventores com a referência PT104012 - Painel estrutural misto madeira-vidro e seu processo de produção - mas não será óbvio que possa existir alguma relação directa entre ambas as 6- invenções, desde logo, e fundamentalmente, por se tratarem de princípios estruturais completamente diferenciados. 0 painel misto, se bem que estrutural, necessita, para funcionar em pleno, de se materializar em grandes superfícies nas quais o vidro funciona primordialmente como elemento de rigidificação, ao contrário do sistema porticado, no qual o vidro materializando uma linha - chega ao limite de se assumir como viga, com um posicionamento que submete à flexão segundo o seu eixo de maior inércia. Consequentemente, a presente invenção enquadra-se numa lógica que permite maior liberdade ao nível da concepção de projecto - especialmente ao nível da compartimentação dos espaços interiores do objecto edificado -, quando comparada com o painel estrutural misto, o que deriva precisamente da originária diferença de sistemas (skeleton structure vs structural skins). A nível técnico, a solução encontrada para o painel não se aplica à função de viga, pilar ou pórtico por um conjunto de questões, como as seguintes:

Autonomia da função estrutural do vidro - no caso do painel, ao contrário do presente sistema (que utiliza apenas duas peças de madeira sem qualquer contacto físico entre elas), existe uma substrutura de madeira de elevada robustez que define as dimensões do mesmo. Neste caso, e em termos de comportamento face às solicitações, o vidro está muito dependente desta substrutura de madeira que reforça. Na presente invenção, e devido à transparência que se pretendia das peças estruturais, era de extrema relevância, e uma vez garantidas as questões de segurança, atribuir maior autonomia e independência ao papel estrutural do vidro. 0 facto de se possibilitar esta estrutura com a existência de apenas duas peças de madeira, conjugado com as características específicas (cujas proporções constituem norma nas reivindicações) da área de colagem e das dimensões, orientações e posições relativas das secções transversais destas peças, são decorrentes da 7- responsabilidade que se atribui ao vidro. Ultrapassar estes obstáculos, não abordados na patente do painel, seria a única forma de obter a transparência total do elemento estrutural sem descurar todas as outras premissas que estão na sua origem conceptual;

Largura da linha de cola - de certo modo relacionada com a questão anterior, a largura da linha de cola foi um problema a resolver, uma vez que a largura tipo da linha de cola nos painéis era claramente insuficiente para a resistência de união que era necessária entre os vidros e as duas peças lineares que compõem os elementos lineares mistos (chegou-se à conclusão que foi necessário um incremento de 300% na referida largura); A esbelteza das secções - o painel estrutural misto, devido às suas funcionalidades de sombreamento e de integração de sistemas solares passivos, apresenta uma espessura de mais de 200 mm, o que aplicado a uma viga ou pilar representaria uma secção transversal pouco esbelta (temo técnico que estabelece o quociente entre o comprimento de encurvadura e o raio de giração na direcção considerada). Este facto decorre também de uma das suas funções principais ser de parede limite face ao exterior. Esta caracteristica incorre por um lado na referida geometria pouco esbelta da secção, mas consequentemente, também na não optimização das quantidades de material (e custos relacionados) utilizadas no caso de aplicação em elementos lineares. Ora, estes são dois problemas técnicos que, por razões contextuais, o painel não resolve, ao contrário da presente invenção;

Ligação entre elementos horizontais e verticais - uma das questões mais pertinentes na resolução do sistema porticado foi a problemática da união entre peças, que recorre tecnicamente a algumas variações geométricas nas peças componentes dos elementos lineares. No caso do painel, essa questão foi abordada de uma perspectiva distinta, que 8- contemplava a transmissão de esforços segundo determinadas direcções e ao longo de arestas com comprimento muito superior, o que também permitia que todas as peças componentes da substrutura de madeira, em todos os painéis, tivessem a mesma dimensão, o que facilita o processo produtivo. Deste modo, para o caso de aplicação a um pórtico linear, não foram concebidas ligações estruturais para as direcções em cujos painéis poderiam, hipoteticamente, ser colocados se eventualmente pudessem funcionar como elementos lineares; Fechamento e protecção de topos dos elementos estruturais - no caso dos painéis, onde pelo modo como são combinados conjuntamente e pelos funcionalismos que possuem, os topos são maioritariamente abertos, e são colocados vãos para permitir a ventilação e a circulação de ar necessárias aos sistemas solares passivos integrados. Tal não seria possível neste sistema pilar-viga. No presente sistema porticado, os elementos tiveram que ser concebidos para que as aberturas existentes para o efeito estivessem integradas na própria geometria de ligação entre elementos (existem por isso lateralmente, no plano longitudinal ao pórtico, nomeadamente nas faces dos pilares, e nunca nos topos dos mesmos, que necessita estar fechado e compacto por questões de raiz estrutural);

Dimensões - as dimensões proporcionais próprias dos painéis mistos madeira-vidro, que são de 1:2 entre largura e comprimento, não são adaptáveis a elementos lineares, especialmente tendo em conta que estes poderão atingir 1:12 para a mesma relação. Esta inadaptação deve-se, entre outros, ao facto de não ser possível efectuar movimentações de escala (ou proporcionais) nos painéis, uma vez que as dimensões das suas peças componentes e do seu conjunto foi estabelecido unicamente para o contexto em que foi desenvolvido, nomeadamente grandes superfícies, muito distante portanto de um sistema linear porticado; 9-

Estrutura vs. fechamento relativamente ao exterior do edificado - tecnicamente o painel misto não separa, ou distingue, o que é estrutura do que é fechamento relativamente ao exterior. No fundo, neste principio construtivo, ambos estão integrados, o que tem vantagens especificas no seu contexto tectónico, mas que no contexto do presente sistema não funcionaria, devido à absoluta autonomia da estrutura relativamente aos elementos e fechamento.

Aparte o exemplo do painel estrutural misto madeira-vidro, e na linha deste, os poucos estudos conhecidos de ligação entre vidro e madeira enquanto elementos estruturais para fins de construção são os seguintes: o HDW Info Pavilion, desenvolvido pelo Wood-Glass studio da Universidade Tecnológica de

Helsínquia, da autoria de A. Lehto e T. Seppãnen, em que a estrutura é em sistema de concha (shell structure), não porticada ou baseada em elementos lineares, portanto; uma Habitação familiar em Fuji, no Japão, desenvolvida por

Yoshiaki Amino, com apoio técnico de Jan Hamm, onde as portadas são compostas por uma moldura de madeira à qual é colada uma chapa de vidro exteriormente, onde ao invés do habitual sistema de caixilharia, o pano de vidro acaba por funcionar como protector da madeira, embora não confira um papel estrutural ao edifício, nem sendo óbvio que o poderia fazer; a tese - "Tragverhalten von Holz und Holzwerkstoffen im statischen Verbund mit Glas" - e o trabalho de investigação de Jan Hamm, na EPFL, em Lausanne, que aborda as já referidas vigas que acabaram por ser utilizadas no Hotel Pallafite; as molduras madeira-vidro do IBois - "Cadres Composites en Bois et Verre" da EPFL, de Lausanne, da responsabilidade de Yves Weinand, apresentando uma utilização estrutural de contraventamento de uma estrutura laminar com recurso a estas molduras, desde logo muito distante de uma lógica linear, como a porticada; por fim, a janela Walch Nindow 04 utiliza a ligação colada como elemento central da união entre a madeira 10- e o vidro exterior que a protege, um pouco à semelhança do que acontece com o projecto de Amino, já aqui citado. No entanto, nem o vidro nem a própria janela exercem qualquer função estrutural.

Poderá concluir-se que, no contexto de uma solução mista madeira-vidro, o principal desafio passará por retirar o máximo partido da capacidade expressiva e de desenho estrutural dos materiais, compensando a aparente deficiência natural do vidro a este nivel e canalizando os esforços a que está submetido para a sua capacidade de compressão e evitando as tensões pontuais e concentradas nas suas superfícies. É nesta medida que as ligações assumem especial relevo, tendo sido por isso, e conforme se referiu atrás, um dos pontos centrais da investigação que serviu de base à presente invenção, através das uniões estruturais coladas, ao invés das mais habituais uniões mecânicas que não resolveriam o problema acima descrito.

Neste caso, o desafio é que o adesivo combine rigidez e ductilidade, dadas as diferenças básicas entre o vidro (frágil) e a madeira (dúctil à compressão), que permita uma distribuição uniforme de forças, a redução da fragilidade do vidro evitando as furações, e a prevenção de tensões pontuais nas superfícies do vidro.

DOMÍNIO DA INVENÇÃO O elemento linear misto que compõe a presente invenção constitui a base de um novo sistema construtivo, que nesta se designa por sistema estrutural porticado misto madeira-vidro. Os materiais componentes, pelo modo como são combinados, assumem simultaneamente carácter funcional, estético e estrutural. Assumem igualmente a particularidade de compor elementos lineares que, com uma mesma secção transversal, funcionam quer na posição horizontal quer vertical, como viga ou como pilar, respectivamente. Estas características 11- enquadram esta invenção no domínio conjunto da engenharia e da arquitectura, no campo específico das tecnologias inovadoras da construção, quer em edifícios novos quer na reabilitação de edifícios existentes.

DESCRIÇÃO GERAL· DA INVENÇÃO

Este é um sistema prefabricado que se materializa através de elementos lineares de secção transversal mista madeira-vidro. Os elementos lineares em questão podem funcionar horizontal ou verticalmente, sejam eles pilares ou vigas, respectivamente. Existe a natural tendência para que as dimensões das vigas sejam maiores do que as dos pilares no que ao comprimento diz respeito. 0 sistema permite-o, de modo a que se possa adaptar à especificidade e métrica do projecto onde está inserido. A questão central, e essa é invariável, é o facto de as secções transversais das peças lineares serem exactamente as mesmas, o que permite uma ligação simples entre pilares e vigas, uniformizando o próprio sistema e tornando-o viável, assim como à pré-fabricação, com claras vantagens em termos produtivos.

Este sistema assenta num elemento linear misto que compreende duas peças axiais e longitudinais de madeira - alinhadas verticalmente e localizadas simetricamente no topo e na base da secção transversal mista - e dois vidros estruturais laminados simples, paralelos, um em cada lado das referidas peças.

Estes dois vidros estruturais poderão contudo diferir entre si em termos de características, pelo facto de se localizarem no interior ou no exterior do espaço que delimitam. Porém, é invariável que os panos de vidro directamente colados às peças de madeira são sempre de vidro laminado simples, o que garante maior eficácia em termos de segurança ao ampliar largamente a margem entre o estado limite de utilização e o estado limite último das peças estruturais. 12-

Pretendendo-se uma optimização do comportamento das peças de madeira que constituem a secção, deverão estas ser posicionadas de modo a que a sua secção transversal tenha o seu eixo tangencial orientado perpendicularmente ao adesivo, uma vez que esta será a direcção menos solicitada, coincidindo com o mais fraco dos três eixos ortotrópicos da madeira. 0 eixo longitudinal das peças deverá, naturalmente, coincidir com o sentido dos veios. 0 processo de união estrutural entre os elementos efectiva-se através de um adesivo estrutural monocomponente, resistente à radiação ultravioleta, aplicável à temperatura ambiente, com uma espessura de linha de cola de aproximadamente 2 mm, e que adquire um comportamento semi-rigido após cura, deixando de parte os mais rígidos como é o caso dos acrílicos e dos epoxys.

Foram testados ao longo do processo variados tipos de adesivos, como poliuretanos, metacrilatos, epoxys, acrílicos, polímeros superflex, silanos modificados e silicones, entre outros. Só esta aprofundada pesquisa pelo estado de arte dos adesivos estruturais, contextualizado o problema existente, permitiu a definição dos adesivos possíveis em termos de viabilização do conceito explorado.

Opta-se por um silicone, de uma marca específica, que corresponde aos parâmetros desejados nas várias vertentes a que o adesivo estará sujeito, nomeadamente no que diz respeito a intempéries, radiação UV, humidade e temperatura.

Esta solução colada permitirá uma uniforme distribuição de esforços através das superfícies dos vidros. Estes, por sua vez, exercem função de protecção permanente sobre as peças de madeira, devido à sua sobreposição face a estas. Existe a possibilidade de vidros exteriores serem duplos, sendo o pano exterior temperado, aumentando os níveis de eficácia e conforto ambiental. Os vidros encontram-se sempre ligeiramente recuados em relação ao limite da madeira, de modo a que as 13- devidamente arestas suas arestas estejam devidamente protegidas. Complementarmente, um perfil metálico protege simultaneamente a linha de cola e as faces expostas da madeira, contribuindo igualmente para a imagem pretendida. 0 elemento linear misto referido tem a particularidade de funcionar nas posições vertical e horizontal, podendo por isso mesmo funcionar como pilar ou como viga, ou seja, à flexão ou à compressão, respectivamente. Tal deve-se também à combinação geométrica da secção transversal das peças que, independentemente da sua função, é sempre a mesma entre peças. Esta uniformidade viabiliza e facilita o sistema de montagem de peças que, em conjunto, dão origem a pórticos que materializam a ossatura estrutural do objecto construído. A referida geometria da secção transversal, possuindo um vazio no seu interior, permite explorar outros campos, nomeadamente a inclusão de infra-estruturas técnicas através de condutas ou a adopção de sistemas bioclimáticos. Estes são complementados pela existência de alguns orifícios colocados criteriosamente nas peças de madeira, e pela eventual colocação de um isolamento térmico translúcido e de elementos com elevada de massa térmica. Estes componentes, associados à possibilidade de existência de um mecanismo de abertura e encerramento do interior da secção - situado no topo e na base dos pilares, junto ao encontro com as vigas -, garantem um inovador sistema de circulação natural de ar, contribuindo para uma melhoria da eficácia energética do sistema, para além das suas comprovadas valências estruturais e lumínicas.

De modo a que as uniões entre peças - neste caso, ortogonais e complanares - funcione, uma das peças de madeira salienta-se em relação à outra de modo a permitir o encaixe entre peças. Seguindo o mesmo principio, o travamento transversal dos pórticos, em relação à sua direcção axial longitudinal, é garantido pela substrutura de cobertura ou de pavimento, devidamente entalhada para o efeito. 14-

Torna-se assim viável um sistema construtivo com um potencial arquitectónico ainda inexplorado, por via da combinação estrutural com a caracteristicas de transparência e que o vidro possui.

Em suma, e resumindo o processo inventivo e conceptual, para se obter o presente sistema, desenvolvido com o propósito combinar da forma mais eficaz possível rigidez, ductilidade, segurança, durabilidade, sustentabilidade e potencial arquitectónico, foi necessário prever simultaneamente e complementarmente: a adopção de dois vidros laminados simples lateralmente dispostos, o que permitiu optimizar a rigidez da peça através das caracteristicas próprias do vidro; a utilização de um adesivo semi-rígido adequado que permitisse deslocamentos relativos entre materiais intrinsecamente distintos, e que simultaneamente garante a segurança baseada num comportamento dúctil mesmo depois de atingido o estado limite de utilização, e que liberta a superfície do vidro de tensões pontuais que lhe seriam fatais; a subtracção de prumos verticais à secção de modo a possibilitar as ligações de canto entre vigas e pilares, com consequente aumento de responsabilidade para o papel desempenhado pelo vidro e com substancial vantagem na leitura arquitectónica da peça; um ligeiro desnível entre o vidro e a madeira, de modo a que as arestas do vidro ficassem sempre recuadas e consequentemente protegidas em relação a eventuais cargas que lhe pudessem ser directamente aplicáveis; uma ligação sobreposta (lap-joint) entre as peças de vidro e madeira, mais adequada a dois matérias com densidades tão distintas; o desenvolvimento da secção transversal em caixa permitindo simultaneamente um aumento de inércia - impedindo assim a encurvadura do elemento à compressão -, uma utilização estrutural polivalente do elemento linear - seja à flexão (como viga) ou a compressão (como pilar) -, uma protecção permanente aos elementos de madeira e ainda um vazio que permite a inclusão de condutas 15- e/ou sistemas bioclimáticos com eficaz funcionamento mediante a adopção de alguns detalhes. Esta conciliação nunca terá sido equacionada senão no processo inventivo que esteve na base do presente sistema, e é com base nesta realidade que se poderá afirmar que nunca foi verdadeiramente desenvolvido um produto de vidro, em combinação com a madeira, em que ambos os materiais funcionassem com igual preponderância estrutural. No contexto das soluções mistas madeira-vidro, nunca foi devidamente contornada a problemática da fragilidade do vidro. A conjugação da madeira com o vidro nos moldes em que é feito neste sistema porticado misto, garante igualmente o objectivo da pré-fabricação, por se tratar de um sistema autónomo e completo.

Os elementos mistos permitem reunir o melhor das caracteristicas de dois materiais distintos num propósito comum. Neste caso, em termos estruturais, a madeira assume um bom comportamento à flexão, sendo dúctil à compressão, enquanto o vidro apresenta um resultado muito positivo ao nível do esforço de compressão. Naturalmente, uma solução estrutural mista deverá conseguir enquadrar, contextualizar e potenciar as vantagens apresentadas, o que se verifica nos resultados obtidos com os ensaios da presente invenção. É de destacar o rigor e a tecnologia com que ambos os materiais se permitem a ser trabalhados e o facto de ambos os materiais serem completamente reutilizáveis, o que permite ainda que da sua aplicação em elementos mistos resultem soluções consistentes do ponto de vista da sustentabilidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Este é um sistema prefabricado que se materializa através de elementos lineares de secção transversal mista madeira-vidro. Os elementos lineares em questão, são compostos por duas peças axiais e longitudinais de madeira, que ditam a dimensão dos 16- referidos elementos lineares, sejam eles pilares ou vigas, respectivamente.

As duas peças de madeira - no caso especifico e por uma questão de redução de custos, de madeira de resinosa, como por exemplo a casquinha vermelha, Pinus Sylvestris - têm exactamente a mesma secção, que está directamente relacionada, em termos de proporções, com outras dimensões da secção mista que compõem, como é o caso do distanciamento entre peças de madeira, da altura total da secção mista, e também da sua largura. Estas relações permitem controlar a eficácia do sistema relativamente aos princípios estruturais e arquitectónicos que se pretendem privilegiar.

Normalmente, e numa situação tipo exemplificativa, as peças de madeira possuem uma secção de 100 mm de altura por 75 mm de largura - devendo em qualquer circunstância assumir um enquadramento no intervalo entre 1:1 e 1:2 na relação entre largura e altura da sua secção -, estando alinhadas segundo o eixo vertical da secção composta e afastadas entre si 350 mm, e simetricamente dispostas em relação à globalidade da secção, no seu topo e na sua base. Este afastamento corresponde ao enquadramento no intervalo estabelecido de 50 a 75% da altura total da secção mista. Estes valores possibilitam que a secção transversal mista tenha uma largura total que, por sua vez, se enquadre entre 15 e 35% da altura da mesma, o que lhe confere uma proporção considerada adequada para o efeito.

Estas regulações não impedem, antes possibilitam, um aumento proporcional da secção mista e dos próprios vãos, garantindo nomeadamente um importante incremento de escala.

Lateralmente às peças de madeira, e fazendo parte integrante da secção mista, existem dois vidros rectangulares - um de cada lado. Estes vidros são paralelos entre si, dispostos na posição vertical, colados com adesivo estrutural a cada uma das duas peças de madeira, e exercem um papel estrutural e resistente decisivo no sistema. Este papel muito depende da 17- sobreposição geométrica - lap-joint - dos vidros em relação à madeira, a única forma de os esforços poderem ser transmitidos sem prejuízo da menor densidade da última.

No contexto do dimensionamento, e a título de exemplo, poderão os vidros laminados simples ter a espessura de 6 + 6 mm, e uma altura de 500 mm, sempre com tratamento de aresta.

Na continuidade do que se referia acerca da possibilidade de diferenciação entre os vidros, salvaguarda-se a possibilidade de, exteriormente, poder ser utilizado um vidro duplo composto por um pano de vidro laminado simples (semelhante ao interior, e com as características acima descritas) na face interior e um pano de vidro temperado - de 6 mm de espessura, por exemplo na face exterior. Esta solução permite que este vidro exterior funcione tanto como elemento estrutural - por intermédio do vidro laminado -, como enquanto elemento funcional no controle térmico, acústico e de humidade, nociva à madeira - por intermédio da solução de vidro duplo. Simultaneamente, o facto de se utilizar um vidro temperado na face exterior, permite um acréscimo substancial da sua resistência ao impacto mecânico, garantindo a segurança no que respeita à amplitude térmica registada na face exterior do vidro, facto particularmente relevante em vidros de grandes dimensões. Este vidro exterior - de resto, e neste caso, como todos os outros vidros que sejam colados estruturalmente -deverá prever nas faces interiores entre os dois panos, e na exacta projecção das zonas de colagem, uma barra preta serigrafada com o propósito de proteger a ligação colada da radiação ultra violeta e de impedir a visualização de eventuais imperfeições de colagem. Um aspecto importante é a possibilidade de o vidro laminado exterior ser fotovoltaico, aliando assim a função estrutural à função energética activa. Prevendo-se ainda que as peças de vidro possam incorporar características de resistência ao fogo, um factor que se poderá revelar decisivo no futuro. A indústria do vidro anti- 18- fogo está cada vez mais evoluída, e esta é uma invenção que encerra fortes expectativas na evolução tecnológica futura que a essa área diz respeito, deixando margem para a aplicação dessas inovações nesta solução construtiva.

Serão os vidros estruturais utilizados na secção transversal mista a posicionar e fixar entre si as peças de madeira na medida em que, em cada peça linear, se recorre apenas à ligação colada como sistema estrutural de união. Daí que o processo de união estrutural entre a madeira e o vidro constitua parte considerável do segredo deste sistema. Efectivamente, só um adesivo que combine eficazmente rigidez e ductilidade pode permitir uma conjugação de materiais tão distintos. Neste contexto, pode ser utilizado, por exemplo, um silicone estrutural semi-rígido após cura, monocomponente, resistente à radiação ultravioleta e aplicável à temperatura ambiente, da marca Dow Corning - DC895 - que, pelas suas caracteristicas mecânicas e, simultaneamente pela conhecida resistência dos silicones aos agentes atmosféricos, garante o efeito pretendido, permitindo uma rigidez de ligação madeira-vidro entre 5 e 20 kN/mm, em ensaios de corte à compressão realizados em laboratório. Esta solução garante, nomeadamente, a transmissão de esforços entre a madeira e o vidro, e entre o vidro e a madeira, possibilitando que o conjunto funcione. E fá-lo de forma uniforme e dúctil, de modo a permitir a deformabilidade natural da madeira, preservando simultaneamente a integridade do vidro. A ligação colada deve efectuar-se, invariavelmente, ao longo de todo o comprimento dos vidros, e na grande maioria da área exposta das faces laterais das peças de madeira, concretamente em 3:4 da altura da secção destas. Este factor relaciona-se com a necessidade da existência, no topo da secção transversal mista, de um desnível vertical entre o limite superior da peça de madeira e as arestas dos vidros que lhe estão colados e lhes são paralelas. O mesmo acontecendo, simetricamente, na 19- zona inferior da secção onde se garante um desnível vertical entre o limite inferior da peça de madeira e as arestas dos vidros que lhe estão colados. Esta solução prende-se com a preocupação de proteger eficazmente as arestas dos vidros -uma das zonas mais sensíveis dos mesmos - de qualquer aplicação directa de carga, ficando assim recuados na proporção de 1:4 da altura da secção das peças de madeira onde estão colados.

Destaca-se contudo, e no que ainda diz respeito à colagem, a necessidade de criar uma barreira ao longo de todo o comprimento das peças de madeira, com o propósito de impedir que o adesivo se espalhe para além dos limites interiores das referidas peças, prevenindo a qualidade do acabamento final da peça linear mista. Para tal, é necessário que, com a largura de 5 mm, e no limite longitudinal de cada peça de madeira, seja colada uma fita bi-adesiva acrílica, esponjosa, que impeça essa migração da cola do momento da prensagem. O facto de a fita ser bi-adesiva permite a sua colagem simultânea à madeira e ao vidro de forma eficaz. 0 facto de ser esponjosa garante que o ar possa ser expelido e permite o seu esmagamento até ao ajuste final à altura da linha de cola.

Outro detalhe fundamental, no contexto da durabilidade que se pretende obter, é a inclusão de uma peça metálica de revestimento da face exterior exposta das peças de madeira, para protecção destas e, simultaneamente, do topo da linha de cola. Esta peça, preferencialmente em aço inox, garante igualmente uma leitura estética compatível com a banda preta serigrafada e com o vidro. Esta viga é adequada a uma imagem mais tecnológica, independentemente da utilização de um material clássico como é o caso da madeira. Existe o propósito assumido de utilizar a madeira contextualizada numa imagem arquitectónica contemporânea.

Sob a referida peça metálica deverá, preferencialmente, ser colocado um isolamento intumescente e impermeabilizante que 20- cumpra a função de protecção do adesivo em caso de incêndio, o mesmo acontecendo sempre que o adesivo esteja directamente exposto. A conjugação geométrica utilizada na secção transversal proporciona a obtenção de um espaço vazio no seu interior, delimitado pelas lâminas de vidro. Esta caracteristica possibilita uma gama alargada de potencialidades, como é exemplo a inclusão de iluminação artificial para efeitos nocturnos - com considerável impacto estético -, a inclusão de infra-estruturas técnicas através de condutas ou a adopção de um sistema bioclimático. 0 sistema bioclimático que se refere poderá basear-se na simples inclusão de orifícios executados com recurso a equipamento CNC, rigorosamente posicionados nos elementos de madeira, de modo a permitir uma ventilação cruzada através do interior da secção e desde logo com vantagens na dissipação de humidade nociva à madeira. Mas, poderá ir mais além, nomeadamente através da inclusão de elementos de massa térmica - por exemplo pedra com granulometria suficiente para permitir a passagem de luz -, e de uma camada de isolamento térmico translúcido, que em conjunto com os orifícios nas peças de madeira formam um sistema solar passivo de modo a optimizar a eficiência energética da construção. Esta solução prevê uma complementaridade por parte de mecanismos de abertura e fechamento no topo dos pilares, precisamente no cruzamento entre estes e as vigas, beneficiando precisamente do vazio existente no desnível já anteriormente referido entre os limites das peças de madeira e as arestas dos vidros que lhe estão colados.

Algumas variações na referida geometria da secção transversal das vigas permitem, a nível estrutural, obter variações de rigidez e resistência no comportamento dos elementos, podendo estes ser adaptados à situação concreta de cada contexto específico. Em alguns ensaios de flexão em vigas de 3200 mm 21- foi possível obter valores de 50 kN para o estado limite de utilização e 70 kN para o estado limite último, o que atesta a enorme capacidade de resistência mecânica desta solução estrutural.

Independentemente de as peças lineares mistas poderem funcionar também autonomamente, apenas enquanto pilar ou viga, e em conjunto com outros sistemas, o seu propósito primordial é a sua composição conjunta. Uma característica crucial no que respeita à viabilidade deste sistema está relacionada com a ligação entre diferentes elementos lineares, nomeadamente vigas e pilares. Para que tal possa ser possível de uma maneira tipificada e facilitadora do processo de fabricação e montagem, o sistema prevê que uma das peças de madeira possa variar a dimensão do seu comprimento relativamente ao conjunto do elemento linear misto e à outra peça de madeira. Esta variação reflecte-se sempre nos topos das peças, sendo de superioridade dimensional no caso dos pilares e de inferioridade no caso das vigas, e tem a exacta medida do somatório do distanciamento entre os dois elementos de madeira com a altura da secção transversal de um desses dois elementos de madeira. Justificando, por uma questão de eficácia de transmissão de esforços, as vigas estarão sempre assentes directamente sobre os pilares e são as peças de madeira horizontais das vigas que se apoiam sobre as mesmas peças dos pilares que, no contexto destes últimos estão dispostas verticalmente, funcionando enquanto prumos. Este detalhe permite que os esforços sejam sempre directamente aplicados sobre a superfície da madeira, o que mais uma vez decorre da resolução da problemática da fragilidade do vidro. Acontece que, para que este apoio se processe eficazmente no cruzamento geométrico dos dois elementos é necessário prolongar, no caso do pilar, a peça de madeira que está mais afastada do viga, de modo a receber, numa cota superior, a peça de madeira que se situa no topo desta mesma viga. Com o mesmo propósito encurta- 22- se a peça de madeira inferior da viga, até esta se ficar pelo alinhamento com a projecção vertical do menor prumo do pilar. Esta acção tem três vantagens directas: permite uma redução da quantidade de material utilizado, com os mesmos resultados mecânicos; garante uma leitura expressiva ininterrupta, beneficiando a imagem arquitectónica; e possibilita que a diferença entre peças de madeira seja exactamente a mesma nas vigas e nos pilares, decorrente também do facto da secção transversal ser a mesma, mais uma vez reforçando a importância desta questão.

Em situação normal será sempre necessário proceder à colagem entre vigas e pilares, de modo a compor os pórticos. Esta acção ocorre apenas na zona restrita do cruzamento geométrico entre ambos e não acarreta qualquer dificuldade extra de produção, mesmo que in situ, na medida que as peças se encaixam e estabilizam mutuamente até que o adesivo cure.

Porém, é de destacar a existência de um parafuso [13] encastrado 100 mm e centrado no topo de cada prumo de madeira dos pilares, e salientando-se deste também 100 mm, de modo poder encaixar nas peças de madeira horizontais das vigas, e serem apertados nas faces superiores destas. Estes parafusos vêm contribuir não só para a estabilização das peças durante o processo de cura do adesivo que une os elementos como, fundamentalmente, possibilita uma contribuição muito efectiva na restrição lateral a eventuais esforços de deslocamento relativos horizontais entre a pilares e vigas, já de si reforçado pelo contributo do adesivo na colagem entre vigas e pilares.

Complementarmente, no que às questões de segurança diz respeito será importante que, nos topos superiores das peças de madeira que constituem os prumos verticais dos pilares, sejam incluídas chapas metálicas [12] entre 5 e 10 mm de espessura, devidamente protegidas em relação à eventual acção do fogo, que em caso de cedência do adesivo nos topos das 23- vigas possam resistir e distribuir por uma área maior a pressão concentrada e veiculada pela aresta dos vidros.

Importa referir que os vidros das vigas não descarregam esforços directamente sobre os vidros dos pilares, devido ao providencial desnível entre os limites das peças de madeira e as arestas dos vidros. Esse espaçamento garante não só a integridade dos vidros como a possibilidade de movimentação e circulação de ar no interior da secção. Extraordinariamente, e em função das necessidades das trocas de ar, poderá aumentar-se o citado desnível na zona inferior da viga, em detrimento da regra que refere que este deverá ser igual a 1:4 da altura da secção da peça de madeira. Ou então, descer ligeiramente os vidros dos pilares, salienta-se os prumos de madeira ligeiramente mais do que em situação normal. A única excepção ao cenário de ligação e intersecção entre vigas e pilares, diz respeito aos pilares que eventualmente se encontrem a meio vão. Nesse caso não é necessário que uma das peças de madeira difira da outra em comprimento, pois a viga assenta directamente, aparafusa no topo, e prossegue para ambos os lados do pilar.

Estas ligações entre elementos estruturais dão origem e viabilizam os pórticos que denominam o presente sistema. Estes pórticos poderão multiplicar-se e distribuir-se paralelamente - possivelmente segundo uma métrica predeterminada -, e assim funcionar autonomamente na materialização de todo o sistema estrutural de um determinado objecto construído. Para tal, necessitam ser complementados por um eficaz travamento transversal em relação à sua direcção axial longitudinal. Tal é previsto e garantido aquando do processo de integração dos tectos, pavimentos ou paredes do objecto construído, no qual os seus elementos estruturais, perpendicularmente dispostos em relação aos pórticos, e entalhados de modo a apoiar e encaixar sobre as vigas, garantem a restrição de movimentos de fuga ao plano. 24-

Complementarmente, e à semelhança do que sucede nos topos superiores das peças de madeira dos pilares, também aqui é importante que as peças de madeira responsáveis pelo contraventamento das vigas prevejam a inclusão de chapas metálicas, neste caso em forma de U - acompanhando a silhueta do entalhe - que em caso de cedência do adesivo das vigas possam proporcionar a devida distribuição de cargas. No seguimento deste principio, é também importante que, nos entalhes existentes nas peças de contraventamento para encaixe da viga, a folga seja o mais reduzida possível, de modo a impedir que o vidro possa ter a liberdade para sofrer um movimento de inclinação em relação ao seu eixo vertical.

Uma variável possível neste sistema, em relação ao pórtico de três peças - dois pilares e uma viga -, é a adopção de um pórtico fechado - composto por dois pilares e duas vigas, uma de pavimento e outra de cobertura. Este é perfeitamente viável mediante o travamento já referido, e é especialmente vocacionado para situações em que se pretenda tirar partido de uma leitura arquitectónica diferente - mais afastada do solo, por exemplo - e muito adequada para as situações de integração de sistemas ambientais passivos, na medida em que garante uma circulação ascendente completa do ar, beneficiando da existência de aberturas também na base dos pilares e à semelhança do que já acontecia nos topos dos mesmos.

Finalmente, é importante regressar ao sistema de colagem para abordar o processo de produção. Em primeiro lugar é necessário proceder à limpeza das superfícies de ambos os substratos, nomeadamente com recurso a algodão e acetona ou álcool etílico. Depois de secas as superfícies, aplica-se o adesivo à temperatura ambiente nas peças de madeira, devidamente doseado e com recurso a uma pistola de aplicação própria para o efeito. Estas deverão encontrar-se já devidamente distanciadas com recurso a espaçadores como guias para obtenção de paralelismo. Simultaneamente, um segundo operador deverá ir 25- alisando e uniformizando a superfície do adesivo, com recurso a uma espátula. Este processo deverá decorrer de forma célere, de modo a que o adesivo não inicie o processo de presa. Finalizado este procedimento, posiciona-se o vidro interior -já devidamente limpo na face que se irá situar no lado interior da secção do elemento - através de um sistema de ventosas, colocando-o sobre as peças de madeira na sua posição final relativamente a estas. Finalmente uma prensa exercerá a força adequada à união entre os elementos, de modo a que a espessura da linha de cola obtida se encontre entre 2 e 3 mm. A prensagem deverá ser distribuída uniformemente por toda a superfície do vidro, de forma manual ou com equipamento industrial adequado, encontrando-se os elementos posicionados horizontalmente e completamente apoiados sobre uma superfície dura e plana. 0 processo repetir-se-á posteriormente para o outro vidro invertendo a posição do elemento linear, mas não sem antes aguardar no mínimo 48 horas. A existir a colocação de elementos de pedra e isolamento térmico translúcido no interior do elemento estrutural, tal terá que ser efectuado antes da colagem do segundo vidro, que será sempre o vidro exterior. Após a colagem do segundo vidro, deverá o elemento ficar armazenado durante 2 semanas, plenamente apoiado sobre uma superfície horizontal até poder ser manuseado. Só então se deverá proceder à montagem dos elementos metálicos, conforme figura, para protecção da madeira, se for o caso.

No final, este processo dará origem a um produto que constitui um sistema aberto, podendo transmitir cargas elevadas fundamentalmente no seu plano, combinável com outros sistemas estruturais. Parte da chave desta questão estará contudo na acessível possibilidade de conexão/desconexão do sistema, através do desaparafusamento e de um mecanismo de descolagem estrutural nas zonas de cruzamento entre vigas e pilares. 26-

Um sistema como este permitirá que, no contexto construtivo, haja condições para tirar partido expressivo de um espaçamento entre pisos sem qualquer interrupção visual à leitura continua dos panos de vidro - podendo pela primeira vez um piso superior aparentar estar suspenso, devido à ténue percepção que se adquire de um material transparente como é o caso do vidro. Acredita-se que este contributo poderá implementar novos horizontes no futuro da arquitectura.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A figura 1 representa a composição da secção transversal mista do elemento linear [16] que serve de base a este sistema [20], podendo ser utilizado na posição horizontal e na posição vertical. A figura 2 representa uma axonometria explodida dos diferentes elementos que compõem - ou podem compor - o elemento linear na sua posição horizontal, enquanto viga [6]. Observa-se igualmente a configuração final do elemento. A figura 3 representa uma axonometria explodida dos diferentes elementos que compõem - ou podem compor - o elemento linear na sua posição vertical, enquanto pilar [11]. Observa-se igualmente a configuração final do elemento. A figura 4 representa uma axonometria explodida da ligação tipo entre viga e pilar, nomeadamente o seu encaixe geométrico. Observa-se igualmente a configuração final da ligação. A figura 5 ilustra uma axonometria da conjugação de 3 elementos lineares [16a] [16b] [16c], na configuração final do pórtico [15] que resulta deste sistema. Pode igualmente observar-se, com a invisibilidade do plano que representa o vidro, a estrutura interior de madeira [1] que compõe o sistema.

Na figura 6 observa-se a axonometria de uma variante que o sistema possibilita em relação à configuração do pórtico - que 27- se poderá denominar por pórtico fechado [17]. Destaque também para as aberturas de ventilação - no topo [14a] e na base [14b] dos pilares - que propiciam uma circulação natural do ar. A figura 7 representa igualmente a axonometria de uma variável ao pórtico [15], neste caso concreto tirando partido da possibilidade de diferentes dimensões do comprimento dos elementos lineares, o que pode ser complementado com outra tipologia de pilar [18] a meio vão da viga. A figura 8 representa a mesma axonometria que a figura anterior, mas apenas materializando a estrutura de madeira interior, que salienta a continuidade da viga [19] sobre o pilar intermédio [18]. A figura 9 representa a repetição de pórticos, que origina a construção porticada mista madeira-vidro [20]. Observa-se igualmente a solução de travamento transversal [21] do conjunto.

Guimarães, 20 de Junho de 2008. 28-

Claims (24)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Sistema composto por elemento estrutural linear misto madeira-vidro [16] para construção, que pode ser utilizado como viga [6] ou pilar [11], permitindo que o vidro exerça função estrutural, caracterizado por compreender: - Duas peças de madeira longitudinais [1] com a mesma secção transversal, paralelas entre si, alinhadas verticalmente e localizadas simetricamente no topo e na base da secção transversal mista (Fig.l); - dois vidros rectangulares [2] na posição vertical, paralelos entre si, colados a ambas as peças de madeira em cada uma das suas duas faces laterais, através de um adesivo estrutural [3] .
2. 2. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as peças de madeira estarem posicionadas a todo o comprimento das peças lineares mistas, e serem posicionadas e fixas entre si apenas através da colagem dos vidros.
3. 3. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por uma das peças de madeira poder incluir uma variação de dimensão de comprimento relativamente ao elemento linear misto e à outra peça de madeira (Fig.4), na exacta medida da dimensão da altura da secção transversal do elemento linear misto, para junção entre um elemento com função de pilar e um elemento com função de viga.
4. 4. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a secção transversal das peças 1 de madeira ter uma relação entre 1:1 e 1:2 entre largura e comprimento.
5. 5. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ambos os vidros em contacto com as peças de madeira serem laminados simples.
6. 6. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos um dos vidros em contacto com as peças de madeira ser duplo [9].
7. 7. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o vidro exterior do vidro duplo ser temperado [10].
8. 8. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o adesivo estrutural ser colocado nas faces laterais externas de ambas as peças de madeira, de forma a rigidificar o conjunto e a permitir que o vidro funcione como elemento resistente e estrutural.
9. 9. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o adesivo estrutural ser monocomponente, resistente à radiação ultravioleta e adquirir um comportamento semi-rigido após a cura.
10. 10. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por a área de colagem ser ao longo de 3:4 da altura correspondente à secção das peças de madeira. 2
11. 11. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o adesivo estrutural permitir uma rigidez de ligação madeira-vidro entre 5 e 20 kN/mm, em ensaios de corte à compressão.
12. 12. Elemento linear misto de acordo com as reivindicações 5 a 11, caracterizado por o vidro possuir uma banda serigrafada opaca na exacta projecção das áreas coladas para protecção do adesivo às radiações ultravioleta.
13. 13. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as peças de madeira possuírem orifícios de forma a permitir a ventilação cruzada necessária ao eventual funcionamento bioclimático.
14. 14. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por poder incluir entre os vidros elementos de pedra [8] com granulometria suficiente para permitir a passagem de luz e uma camada de isolamento térmico translúcido [7], que em conjunto com os orifícios nas peças de madeira para ventilação formam um sistema solar passivo de modo a optimizar a eficiência energética da construção.
15. 15. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela existência, no topo da secção transversal mista, de um desnível vertical entre o limite superior da peça de madeira e as arestas dos vidros que lhe estão colados e lhes são paralelas.
16. 16. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela existência, na base da secção 3 transversal mista, de um desnível vertical entre o limite inferior da peça de madeira e as arestas dos vidros que lhe estão colados e lhes são paralelas.
17. 17. Elemento linear misto de acordo com as reivindicações 15 e 16, caracterizado por a dimensão do desnível ser 1:4 da altura correspondente à secção das peças de madeira.
18. 18. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por poder incluir uma peça metálica [4] de revestimento da face exterior exposta das peças de madeira, para protecção destas e, simultaneamente, do topo da linha de cola.
19. 19. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ter uma secção transversal cuja largura total se enquadre entre os 15 e os 35% relativamente à altura da mesma.
20. 20. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as peças de madeira distarem entre si 50 a 75% da altura total da secção mista.
21. 21. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, no espaço interior [5] da secção mista, poder integrar condutas de infra-estruturas técnicas.
22. 22. Elemento linear misto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por poder integrar iluminação artificial no espaço interior da secção mista. 4
23. 23. Processo de produção do elemento linear misto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir os seguintes passos: a) Posicionamento das peças de madeira utilizando espaçadores como guias para obtenção de paralelismo; b) colagem do primeiro vidro lateral utilizando adesivo através de uma pistola própria para o efeito em 3:4 das superfícies laterais expostas das peças de madeira; c) prensagem distribuída uniformemente por toda a superfície do vidro, de forma manual ou com equipamento industrial adequado, estando o elemento na posição horizontal e completamente apoiado numa superfície dura e perfeitamente plana; d) secagem durante um período conveniente, preferencialmente não inferior a 48 horas; e) colagem do segundo vidro lateral utilizando novamente adesivo em 3:4 das superfícies expostas das peças de madeira.
24. 24. Processo de produção do elemento linear misto, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por incluir um passo adicional de colocação de elementos de pedra e isolamento térmico translúcido previamente à colagem do segundo vidro lateral. Guimarães, 20 de Junho de 2008. 5